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哈勃望遠鏡最新證實:宇宙比預期快9%的速度膨脹!

時間:2019-07-03 10:48:03來源:搜狐點擊量:16609

 美國國家航空航天局(NASA)哈勃太空望遠鏡(Hubble Space Telescope)的最新測量結果證實:根據宇宙大爆炸后不久觀測到的宇宙軌道,宇宙正在以比預期快9%的速度膨脹。2019年4月25日發表在《天體物理學快報》(Astrophysical Journal Letters)上的新測量結果,將這種差異是意外事件的幾率從3000分之一降低到了10萬分之一,并表明可能需要新的物理學來更好地理解宇宙。這種不匹配一直在增長,現在已經到了一個確實不可能作為僥幸而被忽視的地步。

哈勃望遠鏡最新證實:宇宙比預期快9%的速度膨脹!

約翰霍普金斯大學(Johns Hopkins University)彭博社(Bloomberg)物理學和天文學杰出教授、諾貝爾獎得主、該項目負責人亞當•里斯(Adam Riess)表示:這不是我們預期的。在這項研究中,Riess和SH0ES(超新星,H0,狀態方程)團隊分析了鄰近星系大麥哲倫云中70顆恒星的光,使用了一種新方法,可以快速捕捉這些恒星的圖像,這些恒星被稱為造父變星(Cepheid variables),以可預測的速度變亮或變暗,用來測量附近星系間的距離。通常測量恒星的方法非常耗時,哈勃望遠鏡每90分鐘繞地球一周只能觀測一顆恒星。

哈勃望遠鏡最新證實:宇宙比預期快9%的速度膨脹!

地面望遠鏡拍攝的大麥哲倫星云,這是我們銀河系的一個衛星星系;這張由哈勃太空望遠鏡拍攝的插圖圖像顯示了散布在矮星系中眾多星團之一。圖片:NASA, ESA, Adam Riess, and Palomar Digitized Sky Survey

研究人員使用新方法DASH(漂移和位移),將哈勃望遠鏡作為一個“傻瓜相機”來觀察成組的造父變星,從而使研究小組能夠在正常情況下只觀察一個造父變星所需的時間內觀察十多個造父變星。有了這些新數據,里斯和團隊能夠加強宇宙距離階梯的基礎,這個階梯用來確定宇宙內部的距離,并計算哈勃常數,一個宇宙隨時間膨脹速度的值。該團隊將哈勃測量數據與阿勞卡利亞項目(Araucaria Project)的另一組觀測數據結合起來和歐洲。這組科學家通過觀察一顆恒星經過它的伙伴時,光線變暗來測量大麥哲倫星云的距離。

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這些綜合測量數據幫助SH0ES團隊改進了造父變星的真實亮度。有了這個更精確結果,研究小組就可以“擰緊”其他“距離階梯”上的“螺栓”。“距離階梯”利用一種叫做超新星的爆炸恒星向太空深處延伸。隨著研究小組的測量變得更加精確,對哈勃常數的計算仍然與歐洲航天局(European Space Agency)普朗克(Planck)衛星對早期宇宙膨脹觀測得出的預期值不一致。普朗克衛星是根據宇宙大爆炸38萬年后觀測到的條件得出。

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這幅圖顯示了天文學家用來計算宇宙隨時間膨脹速度的三個基本步驟,這個值叫做哈勃常數。所有步驟都包括建立一個強大的“宇宙距離階梯”,從測量到附近星系的精確距離開始,然后移動到越來越遠的星系。這個“梯子”是一系列不同種類的天體的測量數據,具有固有的亮度,研究人員可以用它來計算距離。圖片:NASA, ESA, and A. Feild (STScI)

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這不僅僅是兩個實驗不一致,我們正在衡量一些根本不同的東西。一個是測量我們今天所看到的宇宙膨脹速度。另一種是基于早期宇宙物理學和測量宇宙膨脹速度的預測。如果這些數值不一致,很有可能在連接兩個時代的宇宙學模型中遺漏了一些東西。雖然里斯無法確切解釋為什么會存在這種差異,但他和SH0ES團隊將繼續微調哈勃常數,目標是將不確定性降低到1%。這些最新的測量結果使膨脹率不確定度從2001年的10%下降到2009年的5%,現在在本研究中為1.9%。

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責任編輯 / 董華偉
審核 / 平筠
終審 / 張凱旋
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